النفق الكمومي: معًا أم فرادى؟
الجسيمات الكمومية تمر أحياناً عبر الحواجز كما لو كانت غير مرئية. لكنها عندما تكون بأعداد كبيرة، تسلك سلوكاً مختلفاً: اكتشف العلماء أن النفق الكمومي الجماعي يعتمد على درجة الحرارة بطريقة تختلف عن الجسيمات المنفردة، وأن هذا التأثير «الجماعي» يخضع لقوانين كونية. هل يمكن أن يغير هذا فهمنا للموصلات الفائقة؟
النفق الكمومي ظاهرة مذهلة: يمكن للجسيم أن يعبر حاجزًا كما لو كان يمر عبر جدار دون عناء. هذا ليس خيالًا علميًا، بل واقع يومي في العالم المجهري، يفسر مثلًا الاندماج النووي الحراري في أعماق النجوم و تكوّن العناصر بعد الانفجار العظيم. لكن حتى الآن، لم يكن واضحًا ما يحدث عندما تكون الجسيمات كثيرة ومتفاعلة. تخيل حشدًا من الناس يحاولون المرور عبر باب ضيق: إذا كانوا ممسكين بأيدي بعضهم، يعبرون معًا، أما في حالة التدافع، فكل يشق طريقه بنفسه. هكذا تتصرف الذرات الكمومية تقريبًا. صنع العلماء مكثف بوز-أينشتاين — حالة خاصة من المادة عند درجات حرارة منخفضة جدًا، حيث تعمل الذرات ككيان واحد. وباستخدام شبكات ليزرية، بنوا "متاهة ضوئية" وراقبوا كيف تنفق الذرات بين خلاياها.
باستخدام المحاكاة الحاسوبية و القياسات الدقيقة، أكد الفيزيائيون أن هذا الانتقال من السلوك الجماعي إلى الفردي يوصف بقاعدة رياضية واحدة. تعتمد هذه القاعدة على كيفية شعور الجسيمات ببعضها. هذا الاكتشاف لا يوضح فقط القوانين الأساسية للعالم الكمومي، بل يعطي مفتاحًا للتحكم في النفق الكمومي في الموصلات فائقة التوصيل و الحواسيب الكمومية، حيث تحدد هذه العمليات أداء الأجهزة. في المستقبل، سيسمح هذا بتصميم أنظمة كمومية أكثر تطورًا، وربما تفسير ألغاز التوصيل الفائق عند درجات الحرارة العالية.
🎯 لو كان بإمكان البشر المرور عبر الأنفاق الكمومية، فعند التفاعل الضعيف سيعبرون الجدران كمجموعة ممسكة بأيديها، وعند التفاعل القوي سيعبرون فرادى.